Ученые ЮУрГУ представили удобрения из нанооксидов цинка

Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) приняли участие в Межрегиональной агропромышленной конференции МАК2026, которая прошла с 4 по 5 марта в Челябинске.

Доцент ИЕТН Ольга Ракова выступила с докладом «Нанопрайминг семян и внекорневые удобрения на основе нанооксидов цинка: революционная разработка для повышения устойчивости к стрессу и урожайности (на примере гороха и пшеницы)». Доклад был сделан в рамках агрономической сессии «Технологичное растениеводство: обзор новинок в сфере селекции, семеноводства, защиты и питании растений».

Впервые научной общественности были представлены первые результаты лабораторных исследований в области использования наноматериалов для предпосевной обработки семян и удобрений.

Работа ведется на кафедре экологии и химической технологии. Научный коллектив состоит из студентов группы ЕТ-332 Семёна Дёмина, Дарьи Липухиной, Евы Петровой и лидера студента магистратуры группы Ет-182 Артема Угаева, в также доцентов Ольги Раковой и руководителя магистерской программы «Экологическая безопасность» Татьяны Крупновой.

«В РФ остро стоит проблема закисления пахотных почв и снижения их плодородия за счет пониженного содержания азота, фосфора, калия и микроэлементов, – рассказала Ольга Ракова. – На конференции в докладах прозвучали следующие цифры. В целом в РФ кислые почвы составляют 35% от общей площади пахотных почв, а в Челябинской области и вовсе 50%. Каждая тонна с\х продукции выносит из почвы 47 граммов цинка и 120 граммов железа. Еще одна проблема – низкое использование удобрений, так Челябинская область находится на предпоследних местах в рейтинге использования минеральных удобрений хозяйствующими субъектами, несмотря на то, что Министерство сельского хозяйства поддерживает аграриев, использующих минеральные удобрения субсидиями, компенсируя около половины затрат. К чему это ведет? Низкое использование удобрений приводит к истощению запасов питательных веществ и нарушения баланса в почве. Такая форма земледелия нерациональна. Однако, использование традиционных удобрений связано и с другими проблемами, например, фосфор вносят в виде растворимых фосфорных удобрений (например, суперфосфата, диаммонийфосфата). Однако эти традиционные удобрения быстро высвобождают фосфор, делая его недоступным для большинства растений. Большая часть фосфора из удобрений быстро связывается почвой; растворимые фосфатные ионы преобразуются в недоступные для растений формы (связываются с кальцием в известковых почвах или с оксидами железа и алюминия в кислых почвах), что значительно снижает эффективность их усвоения растениями. Как правило, в первый сезон культуры усваивают лишь 15–30 % внесенного фосфора, а большая его часть становится недоступной для растений в почве. Кроме того, избыток фосфора из удобрений может вымываться или стекать в водоемы, вызывая эвтрофикацию (цветение воды из-за повышенного содержания фосфора) и нанося вред окружающей среде. Кроме того, многие минеральные вещества, используемые в качестве удобрений, исчерпаемы. Эти проблемы приводят к нерациональному использованию ресурсов и ставят под угрозу устойчивое развитие».

Одним из решений является использование наноудобрений. Благодаря наноразмеру они имеют большую площадь поверхности, что повышает их растворимость и скорость высвобождения питательных веществ. В отличие от обычных удобрений, которые быстро растворяются и приводят к чрезмерным потерям, наноудобрения высвобождают полезные элементы постепенно, снижая вымывание и обеспечивая постоянную доступность питательных веществ. Благодаря небольшому размеру частиц они лучше адсорбируются, лучше проникают в ткани растений (при внекорневой подкормке или за счет усиленного поглощения корнями), что повышает эффективность использования питательных веществ.

«Нам на конференции задали вопрос о том, что подобные исследования ведутся в Сербии. Да, конечно, и не только, в других странах, Китае, США. Но в России ограниченное количество научных группы занимаются наноудобрениями. А ведь нам жизненно необходимы научные разработки, обеспечивающие технологическое лидерство и независимость в области агротехнологий для обеспечения продовольственной безопасности. Кроме того, мировая новизна нашего исследования состоит в том, что мы, во-первых, ведем фундаментальные лабораторные исследования по изучению биологических механизмов воздействия наночастиц на растения, а механизм до сих пор остается не ясным. Во-вторых, исследования, ведущиеся совместно с индустриальным партнером проекта Челябинским химическим заводом, показывают возможность использования выпускаемого ими муфельного оксида цинка в качестве микро-наноудобрения», – сообщила Ольга Ракова.

В настоящее время научным коллективом подана заявка на патент.